11 minute read
Reduzindo o CO da matriz energética 2 Reducing CO in the energy matrix 2 Carlos Roberto Silvestrin & Leonardo Caio Filho
ethanol summit 2009 etanol e bioeletricidade reduzindo a intensidade de CO 2 da matriz energética
A intensidade de emissão de CO 2 vem aumentando de forma expressiva nos últimos anos, em função da expansão da geração termoelétrica, principalmente, a partir de óleo combustível, diesel e carvão mineral, em conjunto com a expansão do parque industrial. Caso não sejam tomadas medidas efetivas para controle da emissão de CO 2 , a temperatura do planeta poderá aumentar em + 7 ºC nos próximos 100 anos, conforme previsões que têm sido objeto de estudos por diversas e renomadas entidades de pesquisa, podendo trazer seríssimas consequências para o planeta, como o derretimento das calotas polares e a destruição de diversas espécies alimentícias.
Com esse cenário, a expansão da oferta de bioenergia será fundamental para balancear a intensidade de CO 2 que é lançada para a atmosfera. Nesse sentido, podemos destacar a bioeletricidade - cogeração de energia elétrica através da biomassa da cana, e a produção do etanol como elementos fundamentais para a redução da intensidade das emissões dos gases de efeito estufa. Tanto o etanol como a bioeletricidade começam a ser aceitos como importantes “redutores de CO 2 ”. No período entre 2005 e 2008, nos Leilões de Energia Nova, Fontes Alternativas e Reserva, foram negociados 14.963 MW médios de energia, divididos entre as fontes hídricas, com 23,3%; térmicas (óleo combustível, óleo diesel, carvão mineral e gás natural), com 68,4%, e bioeletricidade, com 8,4%. Nota-se que a energia comercializada nesse período é predominantemente proveniente de térmicas convencionais.
Como resultado desses leilões, a matriz elétrica na- cional, que em maio de 2008 era composta por 87% de fontes renováveis, diminuirá para 80% de fontes renová- veis em dezembro de 2017. A tabela Matriz Elétrica Bra- sileira, projetada pela EPE, ilustra a transição da matriz elétrica no período mencionado.
Além do fato de essas térmicas emitirem um alto ín- dice de gases de efeito estufa - GEE, também estão cen- tralizadas, o que pode causar maior impacto no caso de
problemas em uma central térmica: maior investimento, maior custo de transmissão e dificuldades no licenciamento. Já a cogeração de energia tem como característica a geração distribuída: se uma central de cogeração atrasar, não vai causar grande impacto ao sistema, os investimentos são menores, tem maior facilidade para obtenção de conexão ao sistema elétrico e licenciamento ambiental.
Como consequência do incremento das termoelétricas que utilizam óleo diesel e combustível para operar, a quantidade de emissão de CO 2 dessas termoelétricas subirá de 15 milhões de toneladas por ano, em 2009, para 58 milhões de toneladas por ano, em 2015, conforme projeções da PSR Consultoria.
Carlos Roberto Silvestrin & Leonardo Caio Fº Vice-presidente e Engenheiro em Bioeletricidade da Cogen
TERMOELÉTRICAS - EMISSÃO DE CO 2 Thermoelectric Plants - CO 2 Emission
A expansão da oferta de bioeletricidade, que representava 1.848 MW de capacidade instalada em abril de 2004, hoje é representada por 3.650 MW e ainda terá um acréscimo de 839 MW em 2009 e mais 2.472 MW em 2010, referente aos empreendimentos que comercializaram energia nos Leilões de Energia no Ambiente de Contratação Regulado - ACR. A Cogen criou e gerencia um banco de dados, DataCogen (www.datacogen.com.br), com informações detalhadas de todos os empreendimentos de cogeração em operação no Brasil, através do qual poderão ser visualizados os tipos de equipamentos utilizados em cada central de cogeração, dados de comercialização de energia, bem como gerados relatórios online.
A Cogen/Unica realizaram uma análise do cenário de expansão de bioeletricidade considerando o potencial teórico, utilizando bagaço e palha, e também um outro cenário utilizando dados de mercado. No primeiro cenário, podemos atingir 29.411 MW de capacidade instalada em 2018, e, no potencial de mercado, esse número pode chegar a 22.315 MW. Com a viabilização desses empreendimentos de bioeletricidade, será injetada no sistema elétrico uma energia que representará 15% da matriz elé- trica, o que pode ser analisado como uma substituição das tradicionais termoelétricas que utilizam óleo combustível como fonte de energia primária; dessa forma, reduzire- mos a intensidade de CO 2 que seria lançado por termoelétrica que utiliza óleo combustível, diesel e carvão mineral.
Com relação ao mercado de créditos de carbono, o Brasil representa 8% do total de atividades de Projeto de MDL no mundo. Dentro desse contexto, a energia renovável corresponde a 50% dos projetos MDL no Brasil. Com referência à bioeletricidade em projetos novos - greenfields projects, a metodologia para geração de créditos de carbono com o aproveitamento da biomassa da cana para cogeração de eletricidade é ACM006 Consolidated methodology for electricity generation from biomass residues, e o potencial para geração de créditos de carbono é que, para cada 1 MW de potência instalada, obtém-se aproximadamente 1.680 toneladas de CO 2 por ano, e, como o potencial estimado na safra de 2018/19 é de 14.411 MW médios, teremos 30 milhões de toneladas de CO 2 por ano.
É importante destacar o processamento da vinhaça com aproveitamento do CH 4 , que utiliza a metodologia ACM0014 – Mitigation of GHG emissions from treatment of industrial wastewater, na qual a tecnologia é aplicada em biodigestores de tratamento anaeróbico e equipamentos eletromecânicos - geração de bioeletricidade. Para cada 13 bilhões de litros de etanol produzido, é gerado um volume de vinhaça de 13 milhões de m³, representando um potencial de 4,2 milhões de toneladas de CO 2 por ano. Existe também projeto de utilização do etanol para substituição do diesel em frotas de ônibus, com a metodologia MAS III-S, Introduction of low emission vehicles to commercial vehicle fleets, que tem um potencial de 15.000 toneladas de CO 2 por ano. Outros projetos com potencial de geração de CO 2 que podemos destacar são: a eliminação do uso do fogo na colheita da palha, reflorestamento com aproveitamento da biomassa para cogeração de eletricidade e o retrofitting de usinas existentes com a substituição de caldeiras de baixa pressão para alta pressão.
Os projetos elétricos enquadrados dentro das características do sistema MDL, já aprovados pela CIMGC, envolvem a geração de 3.453 MW, 32% dos quais por hidrelétricas, 32% por cogeração com bagaço da cana-de-açúcar, e 19% com PCH - Pequenas Centrais Hidrelétricas.
PERCENTUAL DE PROJETOS DE MDL POR ESTADO Percentage of CDM projects by state
Considerando todo potencial de biomassa disponível no Brasil, com destaque para a biomassa da cana, teremos a oportunidade singular de fortalecer a presença de bioenergia na matriz energética, que continuará sendo limpa e renovável, em condições diferenciadas dos demais países, podendo acessar importantes receitas de créditos de carbono, na medida em que oferecemos os principais “redutores de CO 2 ” mais desejados em todo o mundo.
The intensity of CO 2 emissions has been increasing considerably in recent years, due to the expansion of thermoelectric generation, mainly from fuel oil, diesel and mineral coal, together with the expansion of the industrial park. Unless effective measures to control CO 2 emissions are taken, the temperature on the planet may increase by 7 ºC in the next 100 years, according to predictions that have been the object of studies by a number of renowned research entities, which may result in important consequences for the planet, such as the melting of polar caps and the destruction of several food species.
With this scenario, the expansion in the bioenergy supply offer will be essential to offset the intensity of CO 2 emitted to the atmosphere. In this regard, we may emphasize bioelectricity (cogeneration of electric power from sugarcane biomass) and the production of ethanol as essential elements in diminishing GHG emission intensity. Both ethanol and bioelectricity are beginning to be perceived as important “CO 2 reducers”.
In the period 2005 to 2008, in the New Energy from Alternative Sources and Reserves Auctions, on average 14,963 MW of energy were traded, divided among hydro (23.3%), thermal (fuel oil, diesel oil, mineral coal and natural gas) with 68.4%, and bioelectricity (8.4%). One should note that the energy traded in this period was predominantly sourced from conventional thermal plants.
As a result of these auctions, the national electric matrix, that in May 2008 comprised 87% of renewable sources, will decrease to 80% of renewable sources in December of 2017. The graph shown, drawn up by energy research company EPE – Empresa de Pesquisa Energética, illustrates the transition in the electric matrix during the referenced period.
Apart from the fact that these thermal plants emit greenhouse gases (GHG) at a high rate, they are also centrally located, which may cause greater impact in the case of problems in a thermal plant: higher investment, higher transmission cost and difficulties in licensing. Cogeneration, on the other hand, is distributed energy: if a cogeneration center is delayed, it will not cause any major impact on the system, the investments are smaller, and it is easier to connect to the power system and to obtain environmental licensing.
As a consequence of the increase in thermoelectric plants using diesel oil and fuel oil to operate, the greenhouse gas emission quantity will increase from 15 million tons per year in 2009 to 58 million in the next 5 years, according to projections by PSR Consultoria.
The expansion in the supply offer of bioelectricity, which represented 1,848 MW of installed capacity in April of 2004, nowadays is represented by 3,650 MW and will further increase by 839 MW in 2009 and another 2,472 MW in 2010, relative to projects that trade energy in the Energy Auctions in the Regulated Contracting Environment (RCE). COGEN created a databank management office, DataCogen (www. datacogen.com.br), with detailed information on all projects in operation in Brazil, in which the kinds of equipment used in each center, and data on energy trading, can be viewed, as well as online reports generated. COGEN/UNICA undertook a scenario analysis of bioelectricity expansion, considering 86
theoretical power using bagasse and straw, and also of another scenario using market data. In the former, one can achieve a capacity of 29,411 MW installed by 2018, and, in terms of market potential, this figure may reach 22,315 MW. The premises for attaining these scenarios are set forth in the shown table:
With the feasibility of these bioelectricity projects, energy representing 15% of the national electric matrix will be added to the electric system, which can be analyzed as a replacement of the traditional thermoelectric plants that use fuel oil as the primary energy source; in this manner one will reduce the intensity of the CO 2 that would otherwise have been launched by thermoelectric plants using fuel oil, diesel and mineral coal.
With respect to the carbon credit market, Brazil represents 8% of total CDM project activities in the world. In this context, renewable energy amounts to 50% of CDM projects in Brazil.
Regarding bioelectricity in new greenfield projects, the methodology for carbon credit generation using sugarcane biomass for cogeneration of electricity is ACM006 - Consolidated Methodology for Electricity Generation from Biomass Residues, and the potential for carbon credit generation equals approximately 1,680 tons of CO 2 per year for each 1 MW of installed capacity, and since the estimated capacity for the 2018/19 harvest is on average 14,411 MW, one would have 30 million tons of CO 2 per year.
It is important to emphasize the processing of vinasse using CH4, in which the ACM0014 – Mitigation of GHG Emissions from Treatment of Industrial Wastewater methodology is employed, in which this technology is applied in anaerobic treatment biodigestors and electromechanical equipment (generation of bioelectricity). For each 13 billion liters of ethanol produced, a vinasse volume of 13 million m³ is produced, representing a potential of 4.2 million tons of CO 2 per year. There is also an ethanol utilization project to replace diesel in bus fleets, using the methodology MAS III.S - Introduction of Low Emission Vehicles to Commercial Vehicle Fleets, which has a potential of 15,000 tons of CO 2 per year. Other projects with CO 2 generation potential one can highlight are: the one that eliminates incineration of harvested straw, reforestation using biomass for cogeneration of electricity and the retrofitting of existing mills, replacing low pressure boilers with high pressure ones.
Of 1,120 CDM registered projects in the world. Brazil ranks third, with 14%, only behind India (31%) and China (21%). In Brazil, the State of São Paulo has 21% of all projects. Already government approved electric power projects that meet the CDM requirements total 3,453 MW (32% from hydroelectric plants; 32% from cogeneration with sugarcane bagasse, and 19% from small hydroelectric plants).
Considering the entire biomass potential available in Brazil, particularly sugarcane biomass, we will have the unique opportunity to strengthen the presence of bioenergy in the energy matrix, which will continue to be clean and renewable, under distinct conditions in comparison with all other countries, capable of accessing carbon credit revenues to the extent Brazil offers the most desirable “CO 2 reducers” in the world.
